Logran medir por vez primera las fuerzas de Van der Waals de átomos individuales

El equipo internacional de Shigeki Kawai, Sylwia Nowakowska, Thomas A. Jung y Ernst Meyer, del Departamento de Física en la Universidad de Basilea en Suiza, ha conseguido medir por primera vez las debilísimas fuerzas de Van der Waals entre átomos individuales. Estas fuerzas de cohesión operan entre moléculas, a distancias muy pequeñas, y afectan a casi cualquier material.

Para lograr hacer las mediciones, estos científicos fijaron átomos individuales de un gas noble dentro de una red molecular y determinaron las interacciones con un único átomo de xenón que habían colocado en la punta de un microscopio de fuerza atómica. Como se esperaba, las fuerzas variaban según la distancia entre los dos átomos; pero, en algunos casos, eran varias veces más grandes de lo calculado teóricamente.

Aunque las fuerzas de Van der Waals son muy débiles en comparación con los enlaces químicos, son enormemente importantes en la naturaleza. Desempeñan un papel esencial en todos los procesos que se relacionan con la cohesión, la adhesión, la fricción o la condensación, y son, por ejemplo, cruciales para la asombrosa habilidad de los gecos o gecónidos, reptiles entre los que figuran especies conocidas por nombres populares como lagartija o salamanquesa. Gracias a los diminutos y pegajosos pelos del vello de sus dedos, que se benefician de las fuerzas de Van der Waals, estos animales poseen una impresionante habilidad para adherirse a las superficies, lo que les permite proezas tales como correr por paredes y techos.

Unos átomos de un gas depositados sobre una red molecular son investigados con la punta de sondeo del microscopio, rematada por un átomo de xenón. Las mediciones proporcionan información sobre las fuerzas de Van der Waals entre estos átomos individuales. (Imagen: Departamento de Física de la Universidad de Basilea)

Las interacciones de van der Waals surgen debido a una redistribución temporal de electrones en los átomos y moléculas. Esto supone la formación ocasional de dipolos, que a su vez inducen una redistribución de electrones en moléculas muy próximas entre sí. Debido a la formación de dipolos, las dos moléculas experimentan una atracción mutua, a la cual llamamos interacción de Van der Waals. Esto solo existe de forma temporal, pero se vuelve a formar repetidamente. Tales fuerzas individuales son las fuerzas de adhesión más débiles existentes en la naturaleza, pero se pueden sumar hasta alcanzar magnitudes que podemos percibir muy claramente en la escala macroscópica, como en el ejemplo de los gecos.

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